‘स्वच्छ’ हाइड्रोजन कितना स्वच्छ है?

अकेले बैटरियों और नवीकरणीय ऊर्जा से उद्योगों को डीकार्बोनाइज नहीं किया जा सकता है, और “हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था” के हालिया प्रस्ताव उन अंतरालों को पाट सकते हैं।

डेमोक्रेट्स का नयाजलवायु विधेयक , जिसे रविवार को अमेरिकी सीनेट द्वारा पारित किया गया था, को ” परिवर्तनकारी ” और ” गेम-चेंजिंग ” के रूप में वर्णित किया गया है । लेकिन शायद सबसे उपयुक्त शब्द ” चौंकाने वाला ” है – एक अच्छे तरीके से, एक बार के लिए। विश्लेषण के बाद विश्लेषण के अनुसार , यह स्पष्ट हो गया है कि जलवायु परिवर्तन से लड़ने के वादों पर संयुक्त राज्य को अच्छा करने की आवश्यकता है।

लंबे समय से हवा में चिल्लाने के आदी जलवायु वैज्ञानिकों के लिए – या कम से कम उनके ट्विटर फीड – यह जश्न मनाने के लिए कुछ है। “हम इस बिल के बारे में बहुत उत्साहित हैं,” पर्यावरण रक्षा कोष में अमेरिकी जलवायु के निदेशक मॉर्गन रोटे कहते हैं।

इतने बड़े बिल में समझौता हमेशा जरूरी होगा। नए तेल और गैस पट्टों के प्रावधान स्पष्ट रूप से डोज़ी हैं, जो सीनेटर जो मैनचिन (डी-वेस्ट वर्जीनिया) को खुश करने के लिए तैयार किए गए हैं। तो पर्यावरणीय अनुमति पर संभावित समझौते हैं, जिसमें तेल और गैस पाइपलाइनों के लिए पर्याप्त सम्मान शामिल है।

लेकिन शायद कुछ भी उतना भ्रमित करने वाला नहीं है – या संभावित रूप से दूरगामी और लंबे समय तक चलने वाला – “स्वच्छ” हाइड्रोजन के लिए बिल के उदार प्रोत्साहन के रूप में। यदि यह बिल अधिक जीवाश्म ईंधन के विकास की अनुमति देता है, तो यह इस उम्मीद के साथ है कि उद्योग अपरिहार्य गिरावट का सामना कर रहा है। सिद्धांत यह है कि यह वैसे भी बाल्टी को लात मार देगा क्योंकि ऊर्जा के स्वच्छ स्रोतों से तेल और गैस की मांग में कमी आई है, आउटमोडेड और आउटकॉम्पिटेड। हाइड्रोजन ? यहीं रहना है।

वह धक्का बिल्कुल नया नहीं है। प्रावधान, जो दशकों पहले सौर निवेश को किकस्टार्ट करने में मदद करने वालों के बाद तैयार किए गए हैं, अन्य हालिया प्रयासों पर निर्माण करते हैं, जैसे कि देश भर में हाइड्रोजन हब बनाने के लिए बिडेन प्रशासन के 2021 बुनियादी ढांचे के बिल में $ 8 बिलियन का निवेश जो ईंधन के उपरिकेंद्र के रूप में काम कर सकता है। और वितरण।

हाइड्रोजन की आपूर्ति और मांग को बढ़ाने वाले प्रोत्साहन के बिना संभावित रूप से “पुलों को कहीं नहीं” के रूप में व्यापक रूप से उपहास किया गया था। यह बिल उनके पास है, उत्पादन कर क्रेडिट के साथ जो हाइड्रोजन के “साफ” होने के आधार पर अधिक उदार होते हैं।

हाइड्रोजन का उपयोग निस्संदेह स्वच्छ है – इसे जल वाष्प और ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए ऑक्सीजन के साथ जोड़ा जाता है और इसमें उपयोगिताओं, घरों और कारों को बिजली देने के लिए अनुप्रयोग होते हैं। लेकिन इसके उत्पादन में ऊर्जा के गंदे स्रोत शामिल हो सकते हैं, अक्सर प्राकृतिक गैस, जिसमें जलवायु-वार्मिंग मीथेन होता है।

तेल और गैस उद्योग में हाइड्रोजन के समर्थक होने का एक कारण यह है कि ईंधन, जो गैस या तरल रूपों में आ सकता है, जीवाश्म ईंधन के बुनियादी ढांचे के पुन: उपयोग की अनुमति देता है जिसे नवीकरणीय ऊर्जा में बदलाव के दौरान छोड़ दिया जाता है।

इन हाइड्रोजन बनाने की प्रक्रियाओं के सापेक्ष गुणों का वर्णन करने के लिए ऊर्जा विशेषज्ञ अक्सर buzzwords से भरे इंद्रधनुष का उपयोग करते हैं। पहले “ग्रे” हाइड्रोजन है, जो आज उत्पादन की प्रमुख विधि है, जो “भाप सुधार” नामक प्रक्रिया के माध्यम से मीथेन और जल वाष्प को जोड़ती है। इस प्रक्रिया में, अपशिष्ट कार्बन डाइऑक्साइड को वातावरण में छोड़ा जाता है।

इसके बाद “नीला” हाइड्रोजन आता है, जो एक ही चीज़ है, सिवाय इसके कि इसमें उस CO 2 में से कुछ को पकड़ना और उसे भूमिगत दफनाना शामिल है। अन्य प्रक्रियाओं में बिजली का उपयोग करके पानी के अणुओं को अलग करना शामिल है, जिसे इलेक्ट्रोलिसिस के रूप में जाना जाता है।

यह “हरा” होता है जब वह बिजली अक्षय ऊर्जा के साथ उत्पन्न होती है और गुलाबी होने पर गुलाबी होती है (संघर्ष करने वाले पौधों के लिए एक संभावित जीवन रेखा)। और फ़िरोज़ा, पीला, और भूरा भी है – लेकिन आइए इस बात पर ध्यान न दें।

जब किसी विशिष्ट विधि (या रंग कोड) की बात आती है तो बिल अज्ञेयवादी होता है और इसके बजाय ईंधन के उत्पादन के जीवनचक्र वार्मिंग प्रभावों के आधार पर प्रोत्साहन का एक स्लाइडिंग पैमाना निर्धारित करता है। उन लाभों के लिए कटऑफ 4 किलोग्राम कार्बन डाइऑक्साइड की रिहाई के बराबर निर्धारित की गई है – कहीं “ब्लू” हाइड्रोजन श्रेणी में। उन प्रोत्साहनों में वृद्धि होती है क्योंकि सीओ 2 -समतुल्य उत्सर्जन की मात्रा शून्य के करीब पहुंचती है, कुछ ऐसा जो केवल कम कार्बन बिजली स्रोतों के साथ इलेक्ट्रोलिसिस का उपयोग करके हासिल किया जा सकता है।

तो विकल्पों की यह श्रेणी कितनी “साफ” है? “क्या की तुलना में साफ?” ऑस्टिन में टेक्सास विश्वविद्यालय में ऊर्जा नीति शोधकर्ता अरविंद रविकुमार से पूछते हैं। यह अधिकांश भाग के लिए, सीधे जीवाश्म ईंधन को जलाने की तुलना में अधिक स्वच्छ है। लेकिन यह हवा और सौर जैसे ऊर्जा पैदा करने के कई अन्य तरीकों की तुलना में अधिक गंदा है। और “स्वच्छ” की परिभाषा इस बात पर निर्भर करती है कि आप किन संघीय कानूनों से परामर्श करते हैं। “अभी यह पूरी तरह से अर्थहीन शब्द है,” एमिली ग्रुबर्ट कहते हैं, जो नोट्रे डेम विश्वविद्यालय में स्थायी ऊर्जा नीति का अध्ययन करते हैं।

एक तरह से देखा जाए तो बिल में परिभाषा अमेरिकी नीति के लिए एक बड़ा सुधार है। पिछले कानून, बुनियादी ढांचे के बिल की तरह, केवल हाइड्रोजन बनाने की प्रक्रिया को कवर किया गया था, वर्तमान “ग्रे” और “ब्लू” हाइड्रोजन विधियों में से एक बड़े कारणों में से एक को अनदेखा कर रहे हैं: प्राकृतिक गैस प्रणाली पर उनकी निर्भरता जो बड़ी मात्रा में लीक करती है हवा में मीथेन।

ये रिसाव, जो प्राकृतिक गैस जीवनचक्र के हर चरण में होते हैं – निष्कर्षण कुएं पैड से उपनगरीय घरों के माध्यम से चलने वाले पाइपों तक – ऐतिहासिक रूप से खराब निगरानी की गई है और इसके परिणामस्वरूप ईंधन के ग्रह-वार्मिंग प्रभावों को कम करके आंका गया है।

रविकुमार कहते हैं कि नए हाइड्रोजन प्रोत्साहन मुद्रास्फीति में कमी अधिनियम के नए नियमों के साथ अच्छी तरह से जुड़ते हैं, जिसका उद्देश्य प्राकृतिक गैस उद्योग को अपने कार्य को साफ करने के लिए मजबूर करना है। प्रस्ताव में उन उत्पादकों के लिए दंड शामिल है जो मीथेन रिसाव को रोकने में विफल रहते हैं।

रविकुमार के मॉडलिंग के अनुसार, यदि उद्योग उन संख्याओं तक लीक कर सकता है जो दंड से बचते हैं – और महत्वपूर्ण रूप से, उन्नत निगरानी और प्रवर्तन के साथ मानकों के लिए आयोजित किया जाता है, जिसके लिए बिल भी प्रदान करता है – तो नीले हाइड्रोजन उत्पादन का समग्र जीवनचक्र उत्सर्जन होगा अच्छी तरह से 4 किलोग्राम के रास्ते पर। कार्बन कैप्चर और स्टोरेज की मध्यम उच्च दर प्राप्त करने के लिए इसे प्राप्त करना होगा ।

ठीक है, तो क्या यह हाइड्रोजन को “साफ” बनाता है? अभी भी निर्भर करता है। “मैं आज उस कम कार्बन पर विचार करूंगा,” रविकुमार कहते हैं, यह देखते हुए कि 4 किलोग्राम सीओ 2 वर्तमान “ग्रे” हाइड्रोजन प्रक्रियाओं द्वारा उत्पादित मात्रा के एक चौथाई और एक तिहाई के बीच कहीं है। चुनौती भविष्य में पेश हो रही है। “यदि आप अब से 30 साल बाद वही प्रश्न पूछ रहे हैं, तो शायद वह अब कम कार्बन नहीं है,” वे कहते हैं।

ग्रुबर्ट के लिए, जबकि विशिष्ट संख्याएं, जैसे कि 4-किलोग्राम कटऑफ, एक स्पष्ट परिभाषा की पेशकश कर सकती हैं, कंपनियों को जीवनचक्र उत्सर्जन के लिए जवाबदेह ठहराना मुश्किल है। वह “स्वच्छ” की परिभाषा पसंद करती है जो विशिष्ट उत्पादन विधियों में निहित है – प्राकृतिक गैस के बजाय आदर्श रूप से इलेक्ट्रोलिसिस।

यहां तक ​​​​कि अगर विद्युत शक्ति इलेक्ट्रोलिसिस पूरी तरह से स्वच्छ तरीकों से उत्पन्न नहीं होती है, तो महत्वपूर्ण बात यह है कि इसमें शून्य उत्सर्जन के लिए “प्रशंसनीय पथ” है क्योंकि ग्रिड हर दिन हरियाली हो रहा है। प्राकृतिक गैस का उत्पादन करने वाली प्रणालियों पर भरोसा करने से ऐसा कोई रास्ता नहीं मिलता है। “बुनियादी ढांचे के एक समूह में निवेश करना जिसमें शून्य का रास्ता नहीं है, एक समस्या है,” वह कहती हैं।

यह कैसे चलता है यह इस बात पर निर्भर करेगा कि हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था कितनी बड़ी हो जाती है। व्यापक सहमति है कि ईंधन अर्थव्यवस्था के उन हिस्सों की सफाई के लिए एक महान उपकरण है जो डीकार्बोनाइज करने के लिए सबसे कठिन हैं, जैसे लंबी दूरी की उड़ान , जो बैटरी पावर या स्टील उत्पादन की तुलना में जेट ईंधन के लिए अधिक उत्तरदायी है , जिसके लिए फायरिंग की आवश्यकता होती है कई हजारों डिग्री तक भट्टियां।

पर्यावरण रक्षा कोष के एक वरिष्ठ जलवायु वैज्ञानिक इलिसा ओको ने इसे “कोई पछतावा नहीं” श्रेणी कहा है। आदर्श रूप से, उस हाइड्रोजन का उत्पादन इलेक्ट्रोलिसिस के साथ किया जाएगा। यह महंगा है, लेकिन वास्तव में कठिन उद्योगों को डीकार्बोनाइज करने की लागत के लायक हो सकता है।

दूसरों के पास अधिक व्यापक दृष्टि है जिसमें पावर कार या हीट होम जैसे काम करने के लिए हाइड्रोजन का उपयोग करना शामिल होगा। “यह एक उपरोक्त ईंधन है,” मैनचिन ने पिछले साल एक सम्मेलन में एपलाचियन प्राकृतिक गैस से “स्वच्छ” (वह शब्द फिर से) हाइड्रोजन का उत्पादन करने की योजना के बारे में कहा था। लेकिन आलोचकों का तर्क है कि हाइड्रोजन उन प्रकार की नौकरियों के लिए सबसे स्पष्ट उम्मीदवार नहीं है। तेजी से सस्ती और शक्तिशाली बैटरी और सौर पैनल विद्युतीकरण घरों और वाहनों को अधिक आकर्षक विकल्प बनाते हैं।

ओको एक और समस्या की ओर इशारा करता है: भले ही हाइड्रोजन का उत्पादन स्वच्छ तरीके से हो, फिर भी यह ग्रह को गर्म कर सकता है। “हाइड्रोजन अस्तित्व में सबसे नन्हा अणु है,” वह कहती है – जो इसे ले जाने वाले पाइपों से बचने में असाधारण रूप से अच्छा बनाता है।

इन लीक के बारे में बहुत कम शोध या निगरानी हुई है, लेकिन एक तस्वीर उभर रही है जो दिखाती है कि जब हाइड्रोजन गैस हवा में छोड़ी जाती है, तो यह जल वाष्प बनाने के लिए हाइड्रॉक्सिल रेडिकल्स-हाइड्रोजन और ऑक्सीजन परमाणुओं के जोड़े के साथ प्रतिक्रिया करती है। यह हाइड्रॉक्सिल को दूसरा काम करने से रोकता है: मीथेन अणुओं को नष्ट करना। एक विडंबनापूर्ण मोड़ में, मीथेन को नष्ट करने से उत्पन्न गैस समाप्त हो जाती है और अधिक मीथेन को वातावरण में रहने देती है।

लीक की 10 प्रतिशत दर-उच्च, लेकिन एक उचित अनुमान मानते हुए- ओको की टीम ने पाया कि तथाकथित हरे हाइड्रोजन के साथ भी जीवाश्म ईंधन की जगह अगले 20 वर्षों में केवल आधे से वार्मिंग में कटौती होगी, हालांकि लाभ समय के साथ 80 तक बढ़ जाता है। 2100 तक प्रतिशत की कमी। (ऐसा इसलिए है क्योंकि वायुमंडल में हाइड्रोजन का प्रभाव अल्पकालिक होता है, जबकि कार्बन उत्सर्जन हजारों वर्षों तक रहता है और जमा हो जाता है।)

“यह प्राकृतिक गैस के साथ हमने जो देखा, उसके समानांतर है,” ओको कहते हैं। दोनों ही मामलों में, शोधकर्ता बड़े प्लम को ट्रैक करने में सक्षम रहे हैं, लेकिन सभी छोटे लीक नहीं जो पर्याप्त जलवायु-वार्मिंग प्रभाव को जोड़ते हैं। घरों को गर्म करने या कारों को ईंधन देने के लिए हाइड्रोजन का उपयोग करने के लिए जितना अधिक परिधीय उपयोग होता है – उन लीक की निगरानी करना उतना ही कठिन होता है।

“हम इसके बारे में बहुत चिंतित हैं,” वह कहती हैं। “उन प्रणालियों को तंग करने का कोई तरीका नहीं है।” दूसरा मुद्दा यह है कि हाइड्रोजन की इतनी छोटी सांद्रता का पता लगाने के लिए कोई व्यावसायिक सेंसर उपलब्ध नहीं है, जिसे प्रति बिलियन भागों में मापा जाता है।

लेकिन वे उपकरण आ रहे हैं, ओको कहते हैं। “प्राकृतिक गैस की कहानी और जहां हम हाइड्रोजन के साथ हैं, के बीच महत्वपूर्ण अंतर यह है कि हाइड्रोजन अपनी प्रारंभिक अवस्था में है,” वह कहती हैं। IRA में, हाइड्रोजन उत्पादन को बढ़ावा देने के लिए प्रोत्साहन जलवायु शस्त्रागार में कई का सिर्फ एक उपकरण है, जिसमें अरबों लोग विद्युतीकरण की ओर जा रहे हैं और ग्रिड को ओवरहाल कर रहे हैं। आने वाले वर्ष सही उपयोगों को आगे बढ़ाने और नकारात्मक परिणामों पर लगाम लगाने के बारे में होंगे। “हम समस्या से आगे निकलना चाहते हैं,” वह आगे कहती हैं।